PMAC多轴运动控制卡学习硬件.doc
PMAC卡简介
1.PMAC卡-简介和预备知识PMAC卡是功能非常强大的运动控制卡，但是网上PMAC的教程很少，仅有的几个教程还是官网培训教程，罗列概念和记流水账，最不喜欢这样的教程。
自己学习PMAC卡的时候走了许多弯路，刚好找完工作就写一下PMAC的相关教程，看完整个系列的教程，相信对于PMAC的使用是没有问题的，主要分为以下几个模块：1.简介和预备知识2.PMAC硬件3.PMAC下位机编程4.PMAC上位机编程PMAC简介PMAC基本上算是自动控制行业中功能最强大的运动控制卡了，虽然价格不菲，但是使用及其方便，功能也极其强大，怎么强大自己去搜啦，这是官网链接。
PMAC是一系列控制卡的简称，常用的有PMAC1、PMAC2、Turbo PMAC1、 Turbo PMAC2、UMAC、Clipper等，基本功能和使用方法是一样的，这里我使用的是Turbo PMAC1控制卡。
在国内PMAC有多家代理，笔者固定联系的是苏州均信，维修的话有北京泰道公司，北京泰道公司的官方QQ群号为190220668 ，在群里面可以提问，有各路大神和官方人员解答疑问，群共享里面也有许多资料供学习。
运动控制基础“工欲善其事，必先利其器”，在本文中还是先说一下运动控制相关理论，这里只是一些基本概念，深入了解还是要自行查看相关资料。
定义：在复杂条件下将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动，实现机械运动精确的位置控制、速度控制、加速度(转矩)的控制。
最简单的运动控制系统我们考虑一个最简单的控制卡-驱动器-电机反馈运动控制系统控制器：根据要求的参考输入信号（如位移、速度、力等），产生相应的控制信号，这里对应PMAC控制卡。
执行机构：根据运动控制器发出的控制信号，产生操作量，作用在被控对象上，带动被控对象产生相应的运动。
运动控制中执行机构通常由电机及其驱动器组成的，其中驱动器提供电机功率，使得电机做旋转或直线运动。
被控对象：将被操纵的机器设备称为被控对象。
PMAC_技术培训(高级)
14
Turbo PMAC CPU 版本
Option 5C0* 5C3 5D0 5D3 5E0 5E3 CPU Speed 80 MHz 80 MHz 100 MHz 100 MHz 160 MHz 160 MHz CPU Internal Memory 8k x 24 8k x 24 34k x 24 34k x 24 128k x 24 128k x 24 External External “P” Program “X/Y” Data Memory (Code) Memory 128k x 24 512k x 24 128k x 24 512k x 24 128k x 24 512k x 24 128k x 24 512k x 24 128k x 24 512k x 24 128k x 24 512k x 24
0.7
1.5 2
PMAC2-VME***
PMAC2-PC Ultralite*** PMAC2-VME Ultralite
VME
ISA VME
0
0
1
1
* 所有型号均有2路附加通道 ** RS422 with Option 9L *** Available with Turbo CPU
NEW IDEAS IN MOTION
Option 16
DSP GATE 2 I/O ASIC
COMMUNICATIONS
SERIAL
INTERFACE
Data & Address Busses
MACHINE PORT 4
MACHINE PORT 3
FLASH 512Kx8 FIRMWARE & USER BACKUP
DPRAM 8Kx16 INTERFACE
PMAC培训
PMAC应用培训计划第一天 上午9：30 -10：00 交流培训需求 10：00 -11：40 Pmac卡概述及clipper硬件介绍（含Pmac-pc104） 11：50 -12：50 吃午饭 下午1：00 -2：00 Pewin32pro及相关软件的使用 2：00 -4：00 分组实际操作练习 第二天 上午9：30 -11：40 在线指令和变量说明及注意事项（含Pmac-pc104） 11：50 -12：50 吃午饭 下午1：00 -2：00 PID调节方法 2：00 -4：00 分组实际操作练习 第三天 上午9：30 -11：40 简单运动的编写和plc程序的编写方法 11：50 -12：50 吃午饭 下午1：00 -2：00 简介上位软件的通讯 2：00 -4：00 答疑及分组实际操作练习PMAC应用培训北京钧义志成科技发展有限公司PMAC多轴运动控制卡• PMAC的含义： • PMAC是program multiple axis controller 可编程的多轴运动控制卡。
• PMAC的特点： • PMAC卡是美国Deltatau公司的产品，是集 运动轴控制，和PLC控制以及数据采集的多 功能的运动控制产品。
PMAC卡1型和2型卡的主要区别• 1型卡 控制信号为模拟量，+-10V • 2型卡 控制信号为数字量，直接输出 PWM脉宽调制信号PMAC卡轴数类型• 2轴卡 PMAC MINI PCI MINI PMAC2 • 4轴卡 PMAC PCI Lite PMAC2 PCI Lite PMAC2A-104 • 8轴卡 PMAC PCI PMAC2 PCI PMAC2A-104+ACC1P • 32轴卡 Turbo PMAC PCI Turbo PMAC2 PCIPMAC新产品Clipper• 4轴 Clipper • 8轴 Clipper + Acc1P • 12轴 Clipper + Acc1P（2块）PMAC通讯方式类型• • • • PCI PC104 总线 USB 通讯 （PMAC2A-104 UMAC) 串口 通讯 RS422 或RS232 网卡通讯 （ PMAC2A-104 Clipper）ClipperTurbo PMAC2-Eth-Lite controllerTurbo PMAC Clipper 简介• Turbo PMAC Clipper是一个基于 TurboPMAC2 CPU功能齐全，结构紧凑， 成本的多轴控制器，标配以太网和RS232 通信接口和内置的I O. Clipper提供完整 TurboPMAC 2处理器，并提供最低配置4轴 伺服或步进控制32个数字I / O点。
基于PMAC运动控制卡的机器人控制软件研究
基于PMAC运动控制卡的机器人控制软件研究PMAC运动控制卡是一款开放式可编程多轴运动控制器，利用PMAC运动控制卡的可编程多轴控制及开放的特性，对机器人实现控制系统软件的开发，可以在机器人的操作和控制上更为简便，功能模块化的设计方便用户对系统进一步开发和维护。
标签：机器人;PMAC;软件开发随着社会的发展，机器人的在各方面的运用更为普遍[1]，机器人的控制功能更多，操作起来更容易。
在控制方面，如何更高准确完成对机器人的控制，更简单易懂的人机操作界面[2]，达成更高效的机器人控制要求，这是在机器人开发的过程中急需解决的问题。
1.PMAC简介PMAC是由美国生产的一种开放式多轴运动控制器，其包含了运动控制、内部运算以及离散控制等基本功能，通过这些基本功能與上位机形成信息通讯，实现PMAC与PC的交互。
PMAC控制器的操作系统具有完全的开放性，内置了由Motorola公司提供的数字处理器DSP 56003。
它在处理信息方面的伺服更新率能达到普通控制器的5倍以上。
PMAC内部自带程序缓冲区和旋转缓冲区，适用于大程序的加工，并具有电子齿轮，随动功能及位置捕捉等功能。
2.运动控制系统研究的意义基于Windows平台开发控制软件可使用VC++作为开发工具。
VC++编程软件拥有强大的功能，在使用时灵活性强，具有很高的开发效率。
利用Visual C++6.0软件来进行控制软件的开发，在开发时可以灵活定制，不受硬件的干扰，不需要对硬件进行更改，只需改变软件的模块，从新定义它们的映射关系就可以软件功能实现更新替换。
采取这样的开发模式，不仅可以更高效快捷的完成功能的扩展，还可以利用到上位机更广泛的资源，循环利用，节省人力资源。
使用户开发出的产品拥有独特的功能特点，增加了自身的竞争力，从而达到控制器的潜力发挥最大化[3]。
3.运动控制系统的硬件结构控制系统的硬件结构由操作模块、运动控制模块以及机器人本体这三个部分组成。
PMAC运动控制系统
编程语言与开发环境
编程语言
PMAC运动控制系统支持多种编程语 言，如C、C、Python等，方便用户 根据项目需求选择合适的编程语言进 行开发。
开发环境
PMAC提供完整的集成开发环境（IDE ），包括代码编辑器、编译器、调试 器等，方便用户进行软件开发和调试 。
运动控制算法
控制器通常采用高性能的微处理器或专用集成电路（ASIC），具有高速运 算和控制能力。
控制器可以实现多轴联动控制，支持多种运动模式和轨迹规划，满足复杂 运动控制需求。
伺服驱动器
伺服驱动器是连接控制器和 伺服电机的桥梁，负责接收 控制器的控制信号，并将其 转换为适合伺服电机运行的
电压或电流信号。
伺服驱动器具有过载保护、 速度控制、转矩控制等功能 ，能够确保伺服电机在各种
PMAC运动控制系统的应用案例
数控机床的改造
数控机床是现代制造业的重要设备， 通过改造数控机床，使用PMAC运动 控制系统，可以提高加工精度、加工 效率和加工质量。
PMAC运动控制系统能够实现高精度 的位置控制和速度控制，同时具有强 大的编程和调试功能，可以根据不同 的加工需求进行定制化配置。
自动化生产线控制
自动化生产线
用于控制生产线的传送带、机械臂等设备的 运动，实现自动化生产。
机器人
用于控制机器人的关节运动，实现机器人的 精确轨迹跟踪和动作控制。
激光加工
用于控制激光切割、焊接和打标设备的运动 ，实现高精度的激光加工。
PMAC的发展历程
1980年代
PMAC的原型问世，主要用于高 精度机床的控制。
1990年代
工况下的稳定运行。
伺服驱动器还具有多种反馈 接口，可以与传感器配合使 用，实现高精度的位置和速 度控制。
PMAC 技术培训(高级)
EEPROM or Flash不被激 活的寄存器
RAM, DSP, ASIC’s上的激 复位、初始化 活的寄存器
工作寄存器
PMAC 主机 读 写
PMAC复位方式 1. 重新上电 2. INIT/信号低/高 3. $$$ 指令 NEW IDEAS IN MOTION
6
PMAC 程序和缓冲区存储
带后备电池 主存储器 [PMAC1]
0.7
1.5 2
PMAC2-VME***
PMAC2-PC Ultralite*** PMAC2-VME Ultralite
VME
ISA VME
0
0
1
1
* 所有型号均有2路附加通道 ** RS422 with Option 9L *** Available with Turbo CPU
NEW IDEAS IN MOTION
TAXI Optical TAXI
MACRO
RAM ROM
FLASH
ENC PWM
ENCODER A/B QUAD
PWM +/- 10 V.
CPU
JEXP
MACRO
Optical
CPU
NO RAM OR FLASH
DAC I/O
TAXI
RJ45
TAXI
96 I/O
基板 + 2 背板
PMAC2 Ultralite 板卡 ! 1) 板卡接口只有 MACRO & I/O 接口 2) 保留了 PMAC2 的基板功能，用MACRO STATION控制8轴。 3) PC & VME 格式 4) TURBO 版本的 PMAC ULTRALITE 能控制 32 轴
串行 通讯 接口
PMAC+技术培训(初级)160p
NEW IDEAS IN MOTION
E-MOTION
PMAC多轴运动控制卡
Machine I/O
Amplifier
A BC
A B C
interface
PMAC
Motor
Enc. Halls
Software Interface
E-MOTION
PMAC多轴运动控制卡
指令8轴同时运动 使用功能强大的数字信号处理芯片 (DSP) PMAC的 CPU 使用 Motorola DSP56001 或 DSP56002 他可以 处理所有8轴的计算 Turbo PMAC 使用 Motorola DSP5630x 处理所有32轴 的计算
S E R V OP O S IT IO NC A P T U R ER E G IS T E R
ENCODER CLOCK 10 M Hz DEFAULT 30 M Hz M AX. 24 BIT DATA 4 BIT ADDRESS BUS AND DATA CONTROL
T IM E RR E G IS TE R S (2) 1/T ,E N C O D E RP E R IO DM E A S U R E M E N T
C O N T R O LR E G IS T E R
H O M E FLA G & IN DE X 5 IN P U T S 1) ENC. ERR. 2)CAPTURE 3) EQL. 3 STATUS 16 CONTROLS
DSP 56001 20MHz 电池 RAM DSP 56002 20-80 MHz 闪存 RAM DSP 5630x 80-120 MHz 闪存 RAM 对于 TURBO PMAC
PMAC多轴运动控制器研究
PMAC多轴运动控制器研究随着工业自动化的快速发展，多轴运动控制器在各种工业应用中的重要性日益凸显。
在这种背景下，PMAC（Programmable Multi-Axis Controller）多轴运动控制器作为一种先进的控制解决方案，引起了广泛。
本文将详细介绍PMAC多轴运动控制器的原理、设计及其实验结果，并探讨其未来研究方向和应用前景。
多轴运动控制器是指能够同时控制多个轴运动的控制器。
在工业自动化领域，多轴运动控制器广泛应用于机器人、数控机床、印刷机等设备。
PMAC多轴运动控制器作为一种可编程控制器，具有高度的灵活性和通用性。
它允许多个轴的运动控制相互独立，同时又协调一致，以实现复杂的运动轨迹和精确的位置控制。
PMAC多轴运动控制器采用基于PC的开放式体系结构，通过高速光纤总线实现与PC的高速数据传输。
控制器硬件由多个轴控制器模块和I/O模块组成，每个轴控制器模块可独立控制一个轴，I/O模块则用于输入输出信号的处理。
PMAC多轴运动控制器的核心是运动控制算法。
算法采用基于矢量控制的方法，通过实时计算速度和位置误差，实现对电机的精确控制。
PMAC还支持多种编程语言，如C++、和Python，方便用户根据具体应用进行软件开发。
为了验证PMAC多轴运动控制器的性能，我们进行了一系列实验。
在实验中，我们将PMAC控制器应用于一台五轴数控机床，通过控制五个电机的运动，实现了对工件的精确切割。
实验结果表明，PMAC控制器在位置控制和速度控制方面都具有很高的精度和稳定性。
我们还对比了PMAC控制器和其他多轴运动控制器的性能。
对比结果表明，PMAC控制器在动态性能、稳态精度和抗干扰能力等方面都具有显著优势。
这主要得益于PMAC控制器的开放式体系结构、高速数据传输和先进的运动控制算法。
本文对PMAC多轴运动控制器进行了详细研究。
通过介绍PMAC控制器的原理、设计和实验结果，我们证明了PMAC作为一种先进的可编程多轴运动控制器，在工业自动化领域具有广泛的应用前景。
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实用标准文案目录PMAC控制卡学习（硬件） (2)第一章 PMAC简介 (2)1.1 PMAC 的含义和特点 (2)1.2 PMAC 的分类及区别 (2)1.2.1 PMAC 的分类 (2)1.2.2 PMAC 1 型卡与 2 型卡的主要区别 (2)第二章 Turbo PMAC Clipper 控制器硬件配置 . (3)2.1 Turbo PMAC Clipper 控制器简介 (3)2.2 Turbo PMAC Clipper 硬件配置 (3)2.2.1 Turbo PMAC Clipper 硬件标准配置为： (3)2.2.2 Turbo PMAC Clipper 控制器可选附件 (6)2.2.2.1 轴接口板. (6)2.2.2.2 反馈接口板 . (7)2.2.2.3 数字 I/O 接口板 . (7)第三章 Turbo PMAC Clipper 设备连接 (7)3.1 板卡安装 . (7)3.2 控制卡供电. (7)3.2.1 数字电源供电. (7)3.2.2 DAC （数字 / 模拟转换）输出电路供电 (8)3.2.3 标志位供电 . (8)3.3 限位及回零开关 . (8)3.3.1 限位类型 . (8)3.3.2 回零开关 . (8)3.4 电机信号连接 (9)3.4.1 增量式编码器连接 (9)3.4.2 DAC 输出信号 . (9)3.4.3 脉冲 &方向（步进）驱动 . (10)3.4.4 放大器使能信号 (AENAn/DIRn) . (10)3.4.5 放大器错误信号 (FAULT-) . (10)3.4.6 可选模拟量输入 . (11)3.4.7 位置比较输出. (11)3.4.8 串行接口 (JRS232) . (11)3.5 设备连接示例 . (12)3.6 接口及指示灯定义 . (13)3.7 跳线定义 . (15)3.8 Turbo PMAC Clipper 端口布置及控制结构图 (19)21 附件 .......................................................................1. 接口各针脚定义 (21)2. 电路板尺寸及孔位置. (30)PMAC控制卡学习（硬件）第一章 PMAC简介1.1 PMAC 的含义和特点1．PMAC的含义：PMAC是 program multiple axis controller可编程的多轴运动控制卡。
2.PMAC的特点：PMAC卡是美国 Delta Tau公司九十年代推出的多功能运动控制器，能够提供运动轴控制， PLC控制和数据采集等多种功能。
1.2 PMAC 的分类及区别1.2.1 PMAC 的分类1. PMAC卡按控制电机的控制信号来分：有 1 型卡和 2 型卡。
1 型卡控制信号为± 10V 模拟量，主要用速度方式控制伺服电。
2 型卡输出 PWM数字量信号，可直接变为 PULSE+DIR信号，来控制步进电机和位置控制方式的伺服电机。
2. PMAC卡按控制轴数来分：有 2 轴卡 (MINI PMACPCI) ，4 轴卡 (PMACPCI Lite ，PMAC2PCI Lite ，PMAC2A-PC/104及 Clipper) ，8 轴卡：（PMAC-PCI，PMAC2-PCI，PMAC2A-PC/104及 Clipper ），32 轴卡：（ TURBO PMAC和 TURBO PMAC2）。
3.PMAC卡按通讯总线形式分：有 ISA 总线， PCI 总线， PCI04 总线，网口和 VME总线。
PMAC各种轴数的 1 型和 2 型卡，都有上述的计算机总线方式供选择。
PMAC除上述板卡形式外，还可以提供集成的系统级产品．有：UMAC，IMAC400，IMAC800 ，IMAC flexADVANTAGE400， ADVANTAGE900等。
1.2.2 PMAC 1 型卡与 2 型卡的主要区别PMAC 1PMAC2CPU时钟（缺省）20MHZ40MHZ 控制信号形式DAC模拟量PWM数字量双端口 RAM选项只有8轴卡不在板在板在板 I/O 点数16IN 16OUT32IN/OUT +8IN 8 OUT常用接线板ACC8D ACCP ACC8F ACC8S ACC8E 第二章 Turbo PMAC Clipper控制器硬件配置2.1 Turbo PMAC Clipper控制器简介Turbo PMACClipper控制器(Turbo PMAC2Eth-Lite)是一款具备全部TurboPMAC特征的，用于对成本极端敏感的应用的多轴运动控制器。
这种功能强大的，但是又同时具备结构紧凑和超高性价比优点的多轴运动控制器，标准版本即带有Ethernet 以太网和 RS232 通讯接口以及内置 I/O 。
Clipper 控制器不仅采用了一颗完整的 Turbo PMAC2-CPU而且提供了一个四轴伺服或步进控制加32 个数字 I/O 点的最小配置，控制轴数和 I/O 还可以扩展。
2.2 Turbo PMAC Clipper硬件配置2.2.1 Turbo PMAC Clipper硬件标准配置为：电路板尺寸是110mm×220mm；80 MHz DSP56303 Turbo PMAC CPU（CPU时钟频率为 80MHZ）；256k x 24 用户SRAM(即静态随机存储器 , 是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。
存储容量为 256K,地址线有24条。
) ；1Mx 8 flash mermory用于备份及固件存储； ( 闪存是一种非易失性存储器，即断电数据也不会丢失。
内存为 1M，8条I/O 接口。
) ；RS-232串行接口；（计算机上的通讯接口之一，通常 RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1和 COM2。
）；100 Mbps以太网接口；（传输速率 100Mbps=100/8=12.5MB/s）480 Mbps USB 2.0接口；4通道轴接口电路，每个通道包含：在板模拟量±10V（12位）输出（输出的量为模拟量即为“模拟量输出”。
最常用的地方是电子技术领域，比如DA转换输出的即为模拟电流/ 电压（连续变化的电流/ 电压），模拟整流电路输出的也是模拟量。
）；在板脉冲加方向数字输出；3通道差分 / 单端编码器信号输入（差分信号：差分传输在两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相反。
差分信号传输的是两根信号之间的电平差。
单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差。
）；5个标志信号输入（限位，回零，报警等）， 2个标志信号输出；UVW TTL-level 霍尔传感器输入（霍尔效应是电磁效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的平行于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应。
这个电势差也被称为霍尔电势差。
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，用途有 : 检测磁场或磁特性, 位移测量，力测量，角速度测量，线速度测量等。
TTL电平信号（TTL-level ）是一种采用二进制规定表示的数据信号， TTL的电源工作电压是5V，所以TTL的电平是根据电源电压5V来定的,+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（晶体管- 晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。
）。
50针IDC接头的放大器 / 编码器接口（ IDC即Internet Data Center，即互联网数据中心是基于 Internet 网络，为集中式收集、存储、处理和发送数据的设备提供运行维护的设施基地并提供相关的服务。
IDC提供的主要业务包括域名注册查询主机托管 ( 机位、机架、机房出租 ) 、资源出租 ( 如虚拟主机业文档大全理服务 ( 如带宽管理、流量分析、负载均衡、入侵检测、系统漏洞诊断 ) ，以及其他支撑、运行服务等。
）IDC接头34针IDC接头的标志位接口；4针Molex供电接口 (5V, ±12V(±12V仅为模拟量输入或输出时使用 ), GND) ；Molex接头PID/ 陷波/ 前馈控制算法（ PID控制算法是将偏差的比例（ P）、积分（I ）和微分（D）通过线性组合构成，对被控对象进行控制。
PID控制器（亦称PID 调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。
陷波，是电力电子装置在正常工作情况下，交流输入电流从一相切换到另一相时产生的周期性电压扰动。
陷波器是利用压电效应制成的带阻滤波器 , 它的作用是阻止或滤掉信号中有害分量对电路的影响。
前馈控制指通过观察情况、收集整理信息、掌握规律、预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，提前采取措施，将可能发生的偏差消除在萌芽状态中，为避免在未来不同发展阶段可能出现的问题而事先采取的措施，是在企业生产经营活动开始之前进行的控制，是一种开环控制。
）；32个通用 TTL电平I/O 点( 方向可控 ):16位复用端口，支持Delta Tau的I/O 附件（系统在复用端口上进行通讯，只对输入的信息进行字符匹配，不对网络数据进行任何拦截、复制类操作，所以对网络数据的传输性能丝毫不受影响。
）；16位Opto端口，支持Opto-22类型设备（OPTO22是PAC产品之一，由美国opto22公司生产制作，目前全球唯一提供终身保用承诺的工控产品。
）。
2路手轮端口，每路包含：正交编码器输入；脉冲（ PFM或PWM）输出（开关电源的控制技术主要有三种： (1) 脉冲宽度调制 (PWM)；(2) 脉冲频率调制 (PFM)；(3) 脉冲宽度频率调制 (PWM-PFM)。
脉宽宽度调制式（ PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。
PFM：（Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制是一种脉冲调制技术，调制信号的频率随输入信号幅值而变化，其占空比不变。
由于调制信号通常为频率变化的方波信号，因此， PFM也叫做方波 FM）。
2.2.2 Turbo PMAC Clipper控制器可选附件2.2.2.1轴接口板ACC-1P- 4 通道轴扩展接口板，反馈和I/O 扩展接口板；ACC-8ES- 4 通道模拟量输出接口板；ACC-8FS- 4 通道数字 PWM输出接口板。
（接口板主要用途：1. 通过并口线与电脑并口连接，输出部分电机驱动器连接，即可用电脑直接控制电机的运动，支持 MACH、KCAM等软件 2. 有功率输出接口，且每个功率输出都可以分别用不同的电压控制，最高控制电压100V。